presentazione Ing. Francesca Simonelli

ESEMPI APPLICATIVI DEL CALCESTRUZZO
FIBRORINFORZATO NEL RINFORZO
STRUTTURALE
PESARO, 16 Maggio 2014
Francesca Simonelli
Normativa di riferimento:
uso nella riparazione e nel rinforzo
DM 14 gennaio 2008
8.6 Materiali
Gli interventi sulle strutture esistenti devono essere effettuati
con i materiali previsti dalle presenti norme; possono altresì
essere utilizzati materiali non tradizionali purché nel rispetto
di normative e documenti di comprovata validità, ovvero
quelli elencati al cap.12
CNR DT204 2006 Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione
ed il Controllo di Strutture di Calcestruzzo Fibrorinforzato
2
A26 Novi Ovada:
Viadotto di attraversamento dell’Orba
3
Intervento previsto sul tratto della A26 in prossimità di
Ovada, attraversamento del torrente Orba
4
INTERVENTO ALTERNATIVO PROPOSTO
Comportamento a trazion del materiale è di tipo incrudente
(CNR-DT 204-2006)
5
CARATTERISTICHE DEL CALCESTRUZZO
FIBRORINFORZARO DI PROGETTO
Classe di resistenza C 70/85
ftk = 4 mm
Classe di consistenza S5
Diametro massimo 12 mm
CARATTERISTICHE DI QUALIFICA DEL
CALCESTRUZZO FIBRORINFORZARO
Classe di resistenza > C 70/85
ftk > 4 mm (60 kg/mc)
Classe di consistenza S5
Diametro massimo 8 mm
6
QUALIFICA DEL MATERIALE: RESISTENZA A
COMPRESSIONE
SIGL
A
DATA
GETTO
DATA
PROVA
Rc
28 gg
Rc
7 gg
Rc
3 gg
Densità a
fresco
Fluidità
MPa
MPa
MPa
g/l
mm
1
16/10/12
21/11/12
101,8
81,3
52,1
2513
500
2
16/10/12
21/11/12
98,5
78,7
51,5
2497
520
3
22/10/12
21/11/12
102,8
78,2
64,8
2474
480
4
22/10/12
21/11/12
105,3
73
67
2470
500
5
29/10/12
27/11/12
103,6
76
63,2
2482
510
6
11/12/12
08/01/12
102
71,3
53,3
2480
550
Rcm = 102.33 MPa
Rck = 94.33 MPa
7
QUALIFICA DEL MATERIALE: PROVA A FLESSIONE
Pmax
PIf
fmax
fIf
ft,max
ft,If
[kN]
[kN]
[N/mm
2]
[N/mm2]
[N/mm
2]
[N/mm2]
21/11/12
42.74
25.08
12.82
7.52
8.56
5.02
16/10/12
21/11/12
37.84
25.57
11.35
7.67
7.58
5.12
3
22/10/12
21/11/12
44.39
29.52
13.32
8.86
8.89
5.91
4
22/10/12
21/11/12
39.94
26.39
11.98
7.92
8.00
5.29
5
29/10/12
27/11/12
41.71
22.85
12.51
6.86
8.36
4.58
6
11/12/12
08/01/12
48.58
23.63
14.58
7.08
9.73
4.73
DATA
GETTO
DATA
PROVA
1
16/10/12
2
SIGLA
8
QUALIFICA DEL MATERIALE: PROVA A FLESSIONE
ftm = 5.11 MPa
ftk = 4.61 MPa
9
SPERIMENTAZIONE IN LABORATORIO
10
SPERIMENTAZIONE IN LABORATORIO
11
SPERIMENTAZIONE IN LABORATORIO
12
SPERIMENTAZIONE IN LABORATORIO
CARICO MASSIMO RAGGIUNTO (I PROVA): 106 KN
CARICO MASSIMO RAGGIUNTO (II PROVA): 103 KN
13
SPERIMENTAZIONE SU SCALA REALE PRESSO
L’UNIVERSITA’ DI ROMA 2
I PROVA
II PROVA
14
FASI REALIZZATIVE: preparazione del supporto
15
FASI REALIZZATIVE: getto
16
FASI REALIZZATIVE: fratazzatura
17
FASI REALIZZATIVE: stagionatura
18
FASI REALIZZATIVE: foratura cordolo
19
FASI REALIZZATIVE: montaggio della barriera
20
VERIFICHE ESEGUITE IN FASE DI ESECUZIONE:
DM 14.01.2008:
“Per produzioni di calcestruzzo inferirori ai 1500 mc di miscela
omogena, effettuate direttamente in cantiere, mediante
processi di produzione temporanei e non industrializzati,
deve essere confezionata sotto la diretta responsabilità del
costruttore.”
Circolare n. 617
“Nei cantieri di opere che prevedono una quantità di
calcestruzzo inferiore a 1500 mc, restano nella
responsabilità del cstruttore e del direttore lavori, ciascuno
per le proprie competenze, tutte le procedure di
confezionamento e messa in opera del calcestruzzo.”
21
VERIFICHE ESEGUITE IN FASE DI ESECUZIONE:
Allo stato fresco:
-Misura dello slump
-Misura della massa volumica allo stato fresco
-Misura dell’umidità degli aggregati
-Verifica visiva della corretta miscelazione (tabella 8-1
DT 204/2006, con frequenza gionaliera)
Allo stato indurito:
-Resistenza a compressione a 24 h, 2gg, 3gg 7gg, 14 gg,
28 gg
-Resistenza a flessotrazione A 7gg, 14gg, 28gg (la
frequenza minima di campionatura è la stessa dei
prelievi per le prove di accettazione)
-Valutazione del contenuto di fibre
22
RISULTATI DELLE PROVE ESEGUITE DAL LABORATORIO
UFFICIALE
(SLUMP E DELL’UMIDITA’ DEGLI INERTI, 1° gg di getto)
Misure allo stato fresco
Data (ora)
Impasto
Mix
Temperatura
aria / Cls
Umidità
Slump-test
Slump-flow
(UNI EN 12350/2) (UNI EN 11041)
Big-bag
43
22A
B
EM
Valor
medio
°C
(cm)
(cm)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
17 / 21
25,5
48,0
4,7
5,0
3,9
3,9
4,4
R
REFOR-tec
GF100/STHS betoncino
16/10/2012
(ore 12:30)
Massa volumica
Cemento +
additivi ed Aggregato Dmax Fibre FIB-energyR
aggiunte in
10 mm
0,30x35
polvere (leg)
Mix
Additivo
liquido
Acqua
Mv1:
Mv2:
Rapporto
teorica
misurata aggiunta: afficace
ae/leg
senza
(ae)**
con acqua Mv1-Mv2
acqua
aggiunta
aggiunta
(kg/m3)
(kg/m3)
(kg)
(kg)
(kg/m3)
(kg/m3)
(kg/m3)
(kg/m3)
780
1500 *
60
17,2
2357,2
2495
137,8
176,8
R
REFOR-tec
GF100/STHS betoncino
0,23
23
RISULTATI DELLE PROVE ESEGUITE DAL LABORATORIO
UFFICIALE
(MISURA DEL CONTENTUTO DI FIBRE, 1° gg di getto)
SIGLA
PROVINO
DATA
PROVA
TIPO PROVA
1A
1B
1C
4A
4B
4C
17/10/12
valutazione del
contenuto di fibre su
cubetti rotti a
compressione
frantumati e
setacciati
MASSA
PROVINO
(kg)
MASSA
VOLUMICA
3
(kg/m )
2,495
2448
62,2
61,0
2,506
2451
59,7
58,4
2,504
2459
63,1
61,9
2,492
2433
61,9
60,4
2,506
2433
60,4
58,6
2,510
2442
62,8
61,1
Fibre estratte dal Dosaggio fibre in cls indurito
provino (g)
(kg/m3)
60,5
60,1
24
RISULTATI DELLE PROVE ESEGUITE DAL LABORATORIO
UFFICIALE
(RESISTENZA A COMPRESSIONE, 1° gg di getto)
SIGLA
PROVINO
DATA
PROVA
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
17/10/12
(1g)
TIPO PROVA E
NORMATIVA DI
RIFERIMENTO
18/10/12
(2gg)
19/10/12
(3gg)
23/10/12
(7gg)
30/10/12
(14gg)
13/11/12
(28gg)
Resistenza a
compressione
(UNI EN 12390/3) e
Massa volumica
(UNI EN 12390/7)
MASSA
MASSA
PROVINO VOLUMICA
3
(kg)
(kg/m )
8,315
8,270
8,310
8,354
8,253
8,270
8,328
8,294
8,364
8,309
8,364
8,314
2447
2450
2462
2475
2445
2450
2451
2441
2478
2462
2462
2447
CARICO DI
ROTTURA (kN)
836
857
1291
1270
1371
1381
1650
1680
2019
1967
2070
2141
AREA
Rc
CARICATA
2
(N/mm )
2
(AxB) (mm )
22650
22500
22500
22500
22500
22500
22650
22650
22500
22500
22650
22650
36,9
38,1
57,4
56,4
60,9
61,4
72,8
74,2
89,7
87,4
91,4
94,5
Rcmedia
2
(N/mm )
37,5
56,9
61,2
73,5
88,6
93,0
25
RISULTATI DELLE PROVE ESEGUITE DAL LABORATORIO
UFFICIALE (VALUTAZIONE DEL COMPORTAMENTO
INCRUDENTE)
Prova a flessione secondo UNI 14651 (28gg)
50000
40000
F (N)
30000
Campione A
20000
Campione B
10000
0
0,0000
0,2000
0,4000
0,6000
0,8000
CMOD (mm)
26
Punching shear in bridge deck Lx
Ly
y
s
x
L
support
L
RC DECK
GIRDERS
Punching shear in bridge deck 4000x2400mm
2400x2400mm
Grimaldi, A., Meda, A., Rinaldi, Z. Experimental behaviour of fibre reinforced concrete bridge decks subjected to punching shear. Composites Part B: Engineering 2013
Risultati piastre quadrate
1400
1200
with fibers
Load [kN]
1000
No fibers
800
600
400
Superficie di rottura
200
0
0
Carico picco piastre c.a: 828 kN, 878 kN
Carico picco piastre SFRC: 1074 kN, 1205 kN
10
20
30
40
displacement [mm]
Incremento di resistenza: 34%
50
Risultati piastre rettangolari
Carico centrato:
rottura a punzonamento
Volume
fibre = 0.5%
y
x
80 cm
Prime fessure: flessionali
100 cm
Risultati piastre rettangolari
Carico laterale:
rottura a taglio
50 cm
Mix Design
REF
reference concrete, normal weight
USW
lightweight concrete with Urban Solid Waste ashes
USW-FRC
lightweight concrete with Urban Solid Waste ashes and steel fibers.
REF
USW
USW-FRC
Cement II A/LL 42.5 R
453
472
460
USW ashes {1}
-
140
133
Sand 0-6 mm
986
922
1113
Gravel 2-16 mm
678
165
-
Expanded clay
-
344
295
Water
171
170
162
Plasticizers
16
38
48.1
Expansive additive
29
32.3
32
Fiber
-
-
30
{1} in Slurry, dry content 40%
Results
1400
1200
Load [kN]
1000
800
600
400
200
REF
USW
USW‐FRC
0
0
10
20
30
40
Displacement [mm]
50
60
Slab
Punching
load
REF
914 kN
1
USW
862 kN
0.94
USW-FRC
1277 kN
1.40
Results
REF
USW
0
0
0
20
40
60
80
Displacement [mm]
‐5
‐10
‐15
punching load
punching load/2
punching load/3
punching load/4
‐20
‐25
abscissa [cm]
‐40
‐20
0
20
40
60
80
0
‐40
‐10
‐15
punching load
punching load/2
punching load/3
punching load/4
‐20
‐25
‐20
0
20
40
60
80
‐10
‐5
abscissa [cm]
Displacement [mm]
‐20
Displacement [mm]
‐40
USW-REF
‐20
‐30
‐40
punching load punching load/2
punching load/3
punching load/4
‐50
‐60
abscissa [cm]
SCUOLA ELEMENTARE DE AMICIS (ROMA)
- Dati di partenza:
• struttura in calcestruzzo
armato;
• un piano seminterrato ed un
piano fuori terra;
•comune classificato a rischio
sismico (ex zona 2);
- Richiesta:
• vulnerabilità sismica
• progetto di adeguamento sismico
RINFORZO DI PILASTRI
PROGETTO DI ADEGUAMENTO SISMICO
•RINGROSSO DEI PILASTRI MEDIANTE CALCESTRUZZO
FIBRO-RINFORZATO CON FIBRE DI ACCIAIO (L=12mm)
•RINFORZO DELLE TRAVI MEDIANTE TESSUTI IN FIBRE DI
CARBONIO
Resistenza a compressione: 130 N/mm2
Resistenza a flessotrazione: 32 N/mm2
Resistenza alla trazione diretta: 8,5 N/mm2
Resistenza al taglio: 16 N/mm2
Resistenza al taglio per scorrimento sull’interfaccia: 4 N/mm2
Modulo elastico: 38 GPa
Energia di frattura: 32.500 N/m
Ritiro endogeno: < 0,05 %
Prove di trazione (CNR-DT 204-2006)
L = 330 mm
bp
L
t = 13 mm
bp = 30 mm
Stress [MPa]
t
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
1
2
3
Strain [‰]
4
5
9 Travette 150x150x600 mm
9 Sabbiatura della superficie
9 Applicazione 40 mm di rinforzo
9 Prove a flessione su 4 punti
Perfetta aderenza tra i materiali
FRC
41
PROVE COMPLEMENTARI
PROVE COMPLEMENTARI
PROVE COMPLEMENTARI
N = 645 kN
T = ± 72 kN
M = ± 144 kNm
PROVE COMPLEMENTARI
PROVE COMPLEMENTARI
PROVE COMPLEMENTARI
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
30
40
2
200
150
100
Fd =72 kN
F [kN]
50
0
Fu=38 kN
-50
-100
-150
-200
-50 -40 -30 -20 -10
0
10
20
50
PROVE COMPLEMENTARI
PROVE COMPLEMENTARI
PROVE COMPLEMENTARI
PROVE COMPLEMENTARI
PROVE COMPLEMENTARI
PROVE COMPLEMENTARI
54
Grazie per l’attenzione

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